近年来,随着我国钢铁产能的不断增加,高炉渣作为高炉炼铁的主要副产物产量也不断增加。目前,我国高炉渣主要是以传统粗放式利用为主,降低了其经济价值。为了高炉渣高附加值利用的研究,一些学者以高炉渣为原料制备附加值较高的精细化工产品,但采用水热法消解高炉渣制备水合二氧化硅的方法却未见报道。因此,本论文以高炉渣为原料,采用水热法对高炉渣进行消解,制备水合硅酸铝钠前驱体,再通过调节水合硅酸铝钠溶液pH制备水合二氧化硅。旨在为高炉渣综合利用提供技术路线和研究基础。本研究的主要创新点以及成果如下:以高炉渣为研究对象,考察高炉渣中玻璃体含量随时间的变化规律,为高炉渣的综合利用提供理论依据;以高炉渣中的硅元素为目标组分,研究各相关因素对反应的影响规律;通过对高炉渣水热反应过程中的热力学和动力学分析,探明高炉渣的碱溶行为,揭示碱溶出目标组分的控制机制,实现目标组分与高炉渣的高效分离;对pH调节过程中二氧化硅沉淀机理进行了分析,为沉淀水合二氧化硅提供了理论依据。对高炉渣的化学成分、晶体特征进行分析;研究高炉渣中玻璃体含量随时间的变化规律。结果表明;高炉渣的质量系数为1.89,水硬性系数为1.98,活性系数为0.51,碱性系数为0.97,属于质量优良、影响性好、活性高的酸性高炉渣。XRD分析得出新鲜高炉渣中的玻璃体含量可达97.6%,玻璃体的含量与堆放时间呈线性减少的关系。对产品进行X射线衍射、傅里叶红外光谱、热重和透射电子显微镜等检测和分析。结果表明:产品为形状不规则的非晶态水合二氧化硅粉末,粒径分布集中在50¹00nm之间,产品的各项指标均符合标准HG/T3061-1999要求。研究高炉渣水热反应过程中不同条件对SiO₂转化率的影响,并对水热反应的热力学和动力学进行分析。结果表明:提高NaOH浓度可以显著提高高炉渣的溶解效果。确定适宜的反应条件:反应温度为130℃,NaOH浓度为3.0 mol·L-1碱渣质量比为0.8,反应时间为4 h,二氧化硅的转化率为84.3%;正交实验结果表明各影响因素对二氧化硅转化率的影响程度为NaOH浓度>碱处理温度>碱渣质量比>反应时间,以NaOH浓度的影响最为显著。通过实验判定高炉渣水热反应符合界面反应模型,SiO₂转化率与反应时间t的关系可表示为1-3（1-x）2/3+2（1-x）=k1"t,根据阿伦尼乌斯公式求得浸出Si O₂的表观活化能为20.13kJ·mol-1。研究pH调节过程中不同条件对SiO₂纯度的影响,并对水合二氧化硅沉淀机理进行分析,结果表明:水合二氧化硅的聚合沉淀过程与其浓度和pH值等因素有关。确定适宜的工艺条件:反应温度为反应温度为65℃,盐酸浓度为2.0mol·L-1,盐酸滴加速率为0.3 mL·min-1,终点pH为8.5,陈化时间为2 h,二氧化硅的纯度为96.8%;正交实验结果表明各影响因素对SiO₂纯度的影响程度为终点pH>反应温度>盐酸浓度>盐酸滴加速率>陈化时间,以终点pH的影响最为显著。对碱溶残渣和废液的处理进行初步探索,提供了一条利用碱溶制备石膏、硅酸铝以及镁铝尖晶石的工艺路线。论文的主要创新点:以高炉渣为考察对象,探明高炉渣玻璃体含量随时间的变化规律;较为系统地研究了高炉渣水热反应过程中动力学、热力学及各相关因素的影响规律,并由此揭示出碱溶出目标组分的内在机制。